BRPI1002970B1 - process for the production of hydrogen from ethanol - Google Patents

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Abstract

PROCESSO PARA A PRODUÇÃO DE HIDROGÊNIO A PARTIR DO ETANOL. Pelo processo descrito na presente invenção produz-se um gás rico em metano e hidrogênio e com teor inferior a 1% v/v de olefinas, o qual satisfaz plenamente aos requisitos necessários às matérias-primas usadas para produzir hidrogênio ou gas de síntese em larga escala, em unidades de reforma a vapor já existentes em grande número de refinarias de petróleo e unidades petroquímicas. A partir do etanol, vapor de água, catalisadores à base de níquel e o uso de relações adequadas de temperatura, relações molares H20/etanol e H2/etanol, a invenção ensina a produção de hidrogênio e gas de síntese a partir de biomassa, de maneira estável por longos períodos sem perda de desempenho dos catalisadores com o tempo, permitindo a sua aplicação industrial em unidades novas ou em unidades existentes. Como solução para a produção de etanol, a presente invenção reivindica a substituição dos catalisadores à base de ZnO e hidrotratamento da seção de pré-tratamento da carga, por catalisadores à base de níquel e condições de processo em acordo com a presente invenção.PROCESS FOR THE PRODUCTION OF HYDROGEN FROM ETHANOL. The process described in the present invention produces a gas rich in methane and hydrogen and with a content of less than 1% v / v olefins, which fully satisfies the requirements for the raw materials used to produce hydrogen or synthesis gas in large quantities. scale, in steam reforming units that already exist in a large number of oil refineries and petrochemical units. From ethanol, water vapor, nickel-based catalysts and the use of suitable temperature ratios, molar ratios H20 / ethanol and H2 / ethanol, the invention teaches the production of hydrogen and synthesis gas from biomass, stable way for long periods without loss of performance of the catalysts over time, allowing its industrial application in new units or in existing units. As a solution for the production of ethanol, the present invention claims the replacement of the ZnO-based catalysts and hydrotreating of the pre-treatment section of the load, with nickel-based catalysts and process conditions in accordance with the present invention.

Description

CAMPO DA INVENÇÃOFIELD OF THE INVENTION

A presente invenção pertence ao campo dos processos catalíticos de reforma com vapor de água e dos catalisadores usados nesses processos. A produção de hidrogênio a partir de biomassa, em particular do etanol, é de grande interesse para novas unidades industriais e células a combustível e objetivo da presente invenção.The present invention belongs to the field of catalytic steam reforming processes and the catalysts used in these processes. The production of hydrogen from biomass, in particular ethanol, is of great interest for new industrial units and fuel cells and is the objective of the present invention.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃOBACKGROUND OF THE INVENTION

O processo mais empregado para produção de hidrogênio em escala industrial é a reforma a vapor (“steam reforming”). Trata-se de um processo de diversas etapas com condições operacionais e catalisadores distintos. Na etapa chamada de “reforma a vapor”, que utiliza catalisador do tipo níquel sobre suportes refratários, tais como alumina, aluminato de cálcio ou aluminato de magnésio, as principais reações que ocorrem são:

Figure img0001
The most used process for the production of hydrogen on an industrial scale is steam reforming. It is a multi-stage process with different operating conditions and catalysts. In the stage called “steam reform”, which uses a nickel-type catalyst on refractory supports, such as alumina, calcium aluminate or magnesium aluminate, the main reactions that occur are:
Figure img0001

O processo de reforma a vapor utiliza como matérias-primas o gás natural, o gás de refinaria, o propano, o butano, o gás liquefeito de petróleo ou a nafta.The steam reform process uses natural gas, refinery gas, propane, butane, liquefied petroleum gas or naphtha as raw materials.

O uso de matérias-primas renováveis (biomassa) para a produção do hidrogênio, tal como o etanol, permitiria reduzir a emissão de CO2 no balanço global, uma vez que estas matérias-primas fixam o CO2 da atmosfera. Apesar do benefício ambiental, a tecnologia de produção de H2 em larga escala a partir do etanol ainda não está consolidada tecnicamente.The use of renewable raw materials (biomass) for the production of hydrogen, such as ethanol, would make it possible to reduce CO2 emissions in the global balance, since these raw materials fix CO2 from the atmosphere. Despite the environmental benefit, the technology for producing H2 on a large scale from ethanol is not yet technically consolidated.

A desativação dos catalisadores utilizados no processo de reforma a vapor pela formação de coque é a principal dificuldade a ser solucionada, para a viabilização industrial da produção de hidrogênio a partir do etanol.The deactivation of the catalysts used in the steam reform process by the formation of coke is the main difficulty to be solved, for the industrial viability of the production of hydrogen from ethanol.

O eteno formado a partir da desidratação do etanol é um dos principais compostos que favorecem a formação do coque na reforma a vapor do etanol. Numa unidade industrial de reforma a vapor a partir do gás natural ou do gás de refinaria considera-se o teor de eteno máximo admissível na alimentação em torno de 1% v/v. Acima deste valor a perda de atividade dos catalisadores inviabiliza economicamente o processo.The ethylene formed from ethanol dehydration is one of the main compounds that favor the formation of coke in the ethanol steam reform. In an industrial steam reforming unit using natural gas or refinery gas, the maximum permissible ethylene content in the feed is considered to be around 1% v / v. Above this value, the loss of catalyst activity makes the process economically unfeasible.

Uma solução técnica que vem sendo investigada é o desenvolvimento de catalisadores mais resistentes à desativação por deposição de coque. Alguns dos tipos de catalisadores investigados são: óxidos e óxidos mistos como MgO, AI2O3, V2O5, ZnO, TiO2, l_a2O3, CeO2, Sm2O3, La2O3-AI2O3, CeO2-AI2O3, MgO-AI2O3; Co suportados como CO/AI2O3, Co/l_a2O3, Co/SiO2, Co/MgO, Co/ZrO2, Co/ZnO, Co/TiO2) Co/V2O5, Co/CeO2, Co/Sm2O3, Co/CeO2-ZrO2, Co/C; Ni suportados como Ni/La2O3 Ni(La2O3-AI2O3), Ni/AI2O3, Ni/MgO, Ni-Cu/SiO2) Ni-Cu/AI2O3, Ni-Cu-K/AI2O3; CU suportados sobre Nb2O5-AI2O3 e sobre ZnO-AI2O3; metais nobres suportados como Rh sobre TiO2, SiO2, CeO2, ZrO2, AI2O3, MgO e CeO2-ZrO2, Pt sobre CeO2, Pd sobre CeO2, AI2O3 e C; ligas metálicas como Rh-Au/CeO2, Rh-Pt/CeO2 e Pt-Pd/CeO2.A technical solution that has been investigated is the development of catalysts that are more resistant to deactivation by coke deposition. Some of the types of catalysts investigated are: oxides and mixed oxides such as MgO, AI2O3, V2O5, ZnO, TiO2, l_a2O3, CeO2, Sm2O3, La2O3-AI2O3, CeO2-AI2O3, MgO-AI2O3; Co supported as CO / AI2O3, Co / l_a2O3, Co / SiO2, Co / MgO, Co / ZrO2, Co / ZnO, Co / TiO2) Co / V2O5, Co / CeO2, Co / Sm2O3, Co / CeO2-ZrO2, Co /Ç; Ni supported as Ni / La2O3 Ni (La2O3-AI2O3), Ni / AI2O3, Ni / MgO, Ni-Cu / SiO2) Ni-Cu / AI2O3, Ni-Cu-K / AI2O3; CU supported on Nb2O5-AI2O3 and on ZnO-AI2O3; noble metals supported as Rh on TiO2, SiO2, CeO2, ZrO2, AI2O3, MgO and CeO2-ZrO2, Pt on CeO2, Pd on CeO2, AI2O3 and C; metal alloys such as Rh-Au / CeO2, Rh-Pt / CeO2 and Pt-Pd / CeO2.

No entanto, tais catalisadores ainda apresentam restrições para uso industrial, tais como: não terem a resistência adequada à desativação por formação de coque ou sinterização da fase ativa; apresentarem custo elevado por serem baseados em metais nobres ou formarem subprodutos, como o acetaldeído, acetatos, acetona e etileno, que dificultam a purificação do hidrogênio (ou do gás de síntese) produzido ou acarretam dificuldades e/ou custos adicionais devido à contaminação do condensado gerado no processo a partir da água utilizada em excesso na estequiometria de reação.However, such catalysts still have restrictions for industrial use, such as: not having adequate resistance to deactivation by coke formation or sintering of the active phase; present high cost because they are based on noble metals or form by-products, such as acetaldehyde, acetates, acetone and ethylene, which hinder the purification of the hydrogen (or synthesis gas) produced or cause difficulties and / or additional costs due to condensate contamination generated in the process from the water used in excess in the reaction stoichiometry.

Uma segunda solução técnica, e escopo da presente invenção, seria a conversão prévia do etanol em matérias-primas utilizadas industrialmente, que converte o etanol em um gás rico em metano e isento de olefinas e outros contaminantes orgânicos, tais como acetaldeídos, cetonas, acetatos e outros, através da combinação de condições de processo e de catalisadores adequados que apresentam baixa formação de coque. Tal gás pode ser então utilizado como carga de uma unidade convencional de produção de hidrogênio que utilize gás natural, GLP, gás de refinaria, nafta ou combinações destas, como matérias-primas.A second technical solution, and scope of the present invention, would be the prior conversion of ethanol into raw materials used industrially, which converts ethanol into a gas rich in methane and free from olefins and other organic contaminants, such as acetaldehydes, ketones, acetates and others, through the combination of process conditions and suitable catalysts that have low coke formation. Such gas can then be used as a charge in a conventional hydrogen production unit that uses natural gas, LPG, refinery gas, naphtha or combinations of these, as raw materials.

A produção de hidrogênio pela reforma a vapor do etanol pode ser descrita teoricamente pela equação global abaixo:

Figure img0002
The production of hydrogen by steam reforming of ethanol can be described theoretically by the global equation below:
Figure img0002

Na prática, podem ocorrer diversas outras reações, dependendo do tipo de catalisador e das condições operacionais utilizadas, tais como: a) a formação de eteno pela reação de desidratação do etanol.

Figure img0003
b) a formação de acetaldeído pela desidrogenação do etanol.
Figure img0004
c) a decomposição do etanol e a reação de reforma a vapor do etanol ou de produtos intermediários produzindo CO, CO2 e CH4.
Figure img0005
In practice, several other reactions may occur, depending on the type of catalyst and the operating conditions used, such as: a) the formation of ethylene by the ethanol dehydration reaction.
Figure img0003
b) the formation of acetaldehyde by the dehydrogenation of ethanol.
Figure img0004
c) the decomposition of ethanol and the steam reforming reaction of ethanol or intermediate products producing CO, CO2 and CH4.
Figure img0005

Os catalisadores contendo metal nobre tendem a apresentar maior resistência à formação de coque do que os catalisadores equivalentes utilizando níquel como fase ativa. Entretanto, produzi-los requer custos mais elevados, o que tende a inviabilizar o seu uso industrial. Dessa forma, apesar de conhecidos a longo tempo, tais catalisadores à base de metais nobres não encontraram aplicação industrial na produção de hidrogênio em larga escala.Noble metal-containing catalysts tend to have greater resistance to coke formation than equivalent catalysts using nickel as the active phase. However, producing them requires higher costs, which tends to make their industrial use unfeasible. Thus, despite being known for a long time, such noble metal-based catalysts have found no industrial application in large-scale hydrogen production.

Industrialmente, os catalisadores utilizados para a produção de hidrogênio a partir do gás natural, propano, butano, GLP, gás de refinaria ou nafta, em unidades de grande capacidade (aqui definidas por terem capacidade de produção acima de 10.000 Nm3/dia), compreendem níquel suportado em materiais refratários, tais como: alumina, aluminato de cálcio ou aluminato de magnésio, podendo ser promovidos por outros elementos, como metais alcalinos (especialmente o potássio) e terras raras (especialmente o lantânio).Industrially, the catalysts used for the production of hydrogen from natural gas, propane, butane, LPG, refinery gas or naphtha, in large capacity units (defined here as having a production capacity above 10,000 Nm3 / day), comprise nickel supported on refractory materials, such as: alumina, calcium aluminate or magnesium aluminate, which can be promoted by other elements, such as alkali metals (especially potassium) and rare earths (especially lanthanum).

Os catalisadores à base de níquel podem sofrer séria desativação por formação de coque quando utilizados para a reforma a vapor do etanol, sendo a taxa de formação de coque influenciada pelo tipo de catalisador e pelas condições operacionais.Nickel-based catalysts can be severely deactivated by coke formation when used for steam reforming of ethanol, the rate of coke formation being influenced by the type of catalyst and the operating conditions.

O catalisador do tipo Ni/AI2O3 apresenta boa atividade e seletividade para produção de hidrogênio em temperaturas acima de 550°C. Em temperaturas inferiores observa-se o aparecimento de eteno nos produtos acompanhado por rápida perda de atividade associada à deposição de coque.The Ni / AI2O3 type catalyst has good activity and selectivity for hydrogen production at temperatures above 550 ° C. At lower temperatures, the appearance of ethylene in the products is observed, accompanied by a rapid loss of activity associated with the deposition of coke.

A tendência à formação de coque, sobre catalisadores do tipo níquel suportado, na reforma a vapor do etanol é bem conhecida. Sun e colaboradores relatam nas publicações J. Sun, X.P. Qiu, F. Wu, W.T. Zhu, HH2 from steam reforming of ethanol at low temperature over NÍ/Y2O3, Ni/La2O3 and NI/AI2O3 catalysts for fuel-celf’, International Journal of Hydrogen Energy 30 (2005) 437-445 e J. Sun, X. Qiu, F. Wu, W. Zhu, W. Wang, S. Hao, “Hydrogen from steam reforming of ethanol in low and middle temperature range for fuel cell application”, International Journal of Hydrogen Energy 29 (2004) 1075-1081 que utilizaram catalisadores do tipo NÍ/Y2O3, Ni/La2O3 e Ni/AI2O3. Os autores ensinaram que o uso de suportes que não tenham acidez, em temperaturas acima de 380°C, reduz a formação de coque.The trend towards the formation of coke on supported nickel catalysts in the ethanol steam reform is well known. Sun and colleagues report in the publications J. Sun, X.P. Qiu, F. Wu, W.T. Zhu, HH2 from steam reforming of ethanol at low temperature over NÍ / Y2O3, Ni / La2O3 and NI / AI2O3 catalysts for fuel-celf ', International Journal of Hydrogen Energy 30 (2005) 437-445 and J. Sun, X. Qiu , F. Wu, W. Zhu, W. Wang, S. Hao, “Hydrogen from steam reforming of ethanol in low and middle temperature range for fuel cell application”, International Journal of Hydrogen Energy 29 (2004) 1075-1081 who used catalysts of the type NÍ / Y2O3, Ni / La2O3 and Ni / AI2O3. The authors taught that the use of substrates that do not have acidity, at temperatures above 380 ° C, reduces the formation of coke.

A invenção descrita no documento de patente WO 2009/004462 A1, ensina a produzir hidrogênio e nanotubos de carbono (um tipo especial de coque) a partir da decomposição do etanol sobre catalisadores à base de níquel suportado em lantânio.The invention described in patent document WO 2009/004462 A1, teaches how to produce hydrogen and carbon nanotubes (a special type of coke) from the decomposition of ethanol on nickel-based catalysts supported on lanthanum.

Os resultados divulgados mostram que o desempenho de catalisadores à base de níquel, para a produção de hidrogênio a partir do etanol, é aplicável às unidades industriais de produção de hidrogênio existentes, mas ainda pode ser aperfeiçoado. Uma técnica descrita na literatura para a produção de hidrogênio a partir do etanol, denominada como reforma autotérmica, envolve a adição de oxigênio à mistura de etanol e vapor.The results released show that the performance of nickel-based catalysts, for the production of hydrogen from ethanol, is applicable to existing hydrogen production units, but can still be improved. One technique described in the literature for the production of hydrogen from ethanol, called autothermal reform, involves adding oxygen to the mixture of ethanol and steam.

A publicação WO 2009/009844 A2 ensina a adição de oxigênio na alimentação de etanol e vapor de água, associada ao uso de catalisadores específicos, à base de óxido de cério, com promotores selecionados do grupo dos metais alcalinos e dos lantanídeos, para a produção de H2 a partir do etanol.The publication WO 2009/009844 A2 teaches the addition of oxygen to the ethanol and water vapor feed, associated with the use of specific catalysts, based on cerium oxide, with promoters selected from the group of alkali metals and lanthanides, for the production of H2 from ethanol.

Outro exemplo dessa técnica é a invenção descrita no documento de patente US 2005/0260123 A1, que ensina um processo para produzir hidrogênio, o qual utiliza catalisadores que compreendem Rh sobre suportes, como o óxido de cério, e é conduzido em condições autotérmicas com introdução de oxigênio no gás reacional.Another example of this technique is the invention described in US patent document 2005/0260123 A1, which teaches a process to produce hydrogen, which uses catalysts that comprise Rh on supports, such as cerium oxide, and is conducted in autothermal conditions with introduction of oxygen in the reaction gas.

O uso de oxigênio na alimentação, embora apresente vantagens; como prover o calor de reação através de reações de combustão, e auxilie na remoção do coque formado sobre o catalisador, não é um método prático para produção de hidrogênio em larga escala, devido ao custo associado de produção do oxigênio e à purificação do hidrogênio, quando se usa ar no lugar de oxigênio. Tal método dificilmente seria aplicado em unidades industriais existentes de produção de hidrogênio pela reforma a vapor, devido aos altos investimentos necessários para a alteração dos equipamentos.The use of oxygen in food, although it presents advantages; how to provide the reaction heat through combustion reactions, and assist in removing the coke formed on the catalyst, is not a practical method for large-scale hydrogen production, due to the associated cost of oxygen production and hydrogen purification, when using air instead of oxygen. Such a method would hardly be applied in existing industrial hydrogen production units by steam reform, due to the high investments required to change the equipment.

Conceitualmente, uma técnica possível de ser aplicada à produção de hidrogênio a partir do etanol seria a sua prévia conversão em matérias- primas, que já são utilizadas industrialmente para a produção de hidrogênio em larga escala, tais como a nafta, o gás natural ou hidrocarbonetos leves, como metano, etano, propano e butano. Após uma primeira etapa de conversão prévia do etanol, a corrente de hidrocarbonetos alimentaria o processo convencional de produção de hidrogênio já existente industrialmente, onde os hidrocarbonetos seriam convertidos à mistura de H2, CO, CO2 e metano residual. Na parte final do processo, o H2 (ou se desejado a mistura H2/CO) seria purificado por técnicas convencionais de absorção em aminas ou via PSA (“pressure swing adsorption”).Conceptually, a possible technique to be applied to the production of hydrogen from ethanol would be its previous conversion into raw materials, which are already used industrially for the production of hydrogen on a large scale, such as naphtha, natural gas or hydrocarbons. such as methane, ethane, propane and butane. After a first stage of previous conversion of ethanol, the hydrocarbon stream would feed the conventional hydrogen production process that already exists industrially, where the hydrocarbons would be converted to the mixture of H2, CO, CO2 and residual methane. In the final part of the process, the H2 (or if the H2 / CO mixture is desired) would be purified by conventional amine absorption techniques or via PSA (“pressure swing adsorption”).

O documento de patente US 2006/0057058 A1 ensina um método para a produção de um gás rico em hidrogênio a partir do etanol caracterizado por: a) uma primeira etapa onde o etanol, vapor de água e hidrogênio de reciclo alimentam um reator, onde ocorrem as etapas catalíticas de desidrogenação do etanol a eteno e de hidrogenação do eteno a etano (o catalisador compreende Pt, Pd ou Cu sobre um suporte selecionado do grupo alumina, sílica-alumina, zircônia e zeólitas, particularmente, a zeólita HZSM5); b) uma segunda etapa de pré-reforma adiabática onde a corrente rica em etano é transformada em uma corrente rica em metano; c) alimentação da corrente rica em metano numa configuração típica de unidades industriais de reforma a vapor, contendo um reformador primário e um reator de “shift”.The patent document US 2006/0057058 A1 teaches a method for the production of a gas rich in hydrogen from ethanol characterized by: a) a first stage where ethanol, water vapor and recycle hydrogen feed a reactor, where they occur the catalytic steps of dehydrogenation from ethanol to ethylene and hydrogenation from ethylene to ethane (the catalyst comprises Pt, Pd or Cu on a support selected from the group alumina, silica-alumina, zirconia and zeolites, particularly HZSM5 zeolite); b) a second stage of adiabatic pre-reform where the stream rich in ethane is transformed into a stream rich in methane; c) supply of methane-rich current in a typical configuration of industrial steam reforming units, containing a primary reformer and a shift reactor.

A invenção não reporta dados sobre a estabilidade dos catalisadores. O hidrogênio produzido em acordo com esta invenção supre uma célula a combustível sendo, portanto, adequado para uso em pequena escala.The invention does not report data on the stability of the catalysts. The hydrogen produced in accordance with this invention supplies a fuel cell and is therefore suitable for use on a small scale.

O documento de patente WO/2009/130197 relata um método para conversão de etanol em metano, em um pré-reformador. De acordo com o método, etanol e vapor de água são postos para reagir sobre um catalisador que compreende platina sobre um suporte de ZrO2 e CeO2, na faixa de temperatura entre 300°C e 550°C.Patent document WO / 2009/130197 reports a method for converting ethanol to methane in a pre-reformer. According to the method, ethanol and water vapor are put to react on a catalyst that comprises platinum on a support of ZrO2 and CeO2, in the temperature range between 300 ° C and 550 ° C.

Na publicação S. Freni, N. Mondelo, S. Cavallaro et al., React. Kinet. Catai. Lett, 71 (2000) 143, relata-se o uso de uma primeira etapa de conversão de etanol a acetaldeído, na presença de vapor e hidrogênio, sobre um catalisador do tipo Cu suportado em sílica, em temperaturas entre 300°C e 400°C e, em seguida, a reação de reforma a vapor da mistura reacional sobre um catalisador do tipo Ni suportado em óxido de magnésio.In S. Freni, N. Mondelo, S. Cavallaro et al., React. Kinet. Catai. Lett, 71 (2000) 143, reports the use of a first stage of conversion of ethanol to acetaldehyde, in the presence of steam and hydrogen, on a Cu-type catalyst supported on silica, at temperatures between 300 ° C and 400 ° C and then the steam reforming reaction of the reaction mixture over a Ni-type catalyst supported on magnesium oxide.

A literatura especializada apresenta ainda várias citações e descrições de processos em duas etapas para a produção de hidrogênio a partir do etanol. Tais processos, no entanto, possuem os inconvenientes de utilizarem catalisadores baseados em metais nobres ou produzirem compostos intermediários, dos quais não se tem experiência do impacto que exercem sobre o desempenho dos catalisadores utilizados industrialmente, na etapa de reforma a vapor, sendo necessária a realização de testes para comprovar a durabilidade dos sistemas catalíticos e sua aplicabilidade em unidades existentes.The specialized literature also presents several citations and descriptions of processes in two stages for the production of hydrogen from ethanol. Such processes, however, have the drawbacks of using catalysts based on noble metals or producing intermediate compounds, of which there is no experience of the impact they have on the performance of the catalysts used industrially, in the steam reforming stage, being necessary the accomplishment tests to prove the durability of catalytic systems and their applicability in existing units.

SUMÁRIO DA INVENÇÃOSUMMARY OF THE INVENTION

A presente invenção diz respeito a um processo de produção de hidrogênio a partir do etanol e a um sistema catalítico específico para utilização no dito processo. Um caráter essencial da presente invenção é a conversão do etanol, numa primeira etapa do processo, em um gás rico em metano, isento de olefinas (<1%), com baixos teores de monóxido de carbono (<2%) e outros contaminantes orgânicos, como acetaldeído.The present invention concerns a process for producing hydrogen from ethanol and a specific catalytic system for use in said process. An essential feature of the present invention is the conversion of ethanol, in a first stage of the process, into a gas rich in methane, free of olefins (<1%), with low levels of carbon monoxide (<2%) and other organic contaminants , such as acetaldehyde.

A presente invenção pode ser implementada em unidades industriais de produção de hidrogênio em larga escala, com substituição dos catalisadores da seção de pré-tratamento (normalmente utilizam-se ZnO e CoMo) e uso das condições de processo nela descritas.The present invention can be implemented in large scale industrial hydrogen production units, with replacement of the catalysts in the pretreatment section (usually ZnO and CoMo) and use of the process conditions described therein.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃODETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

A presente invenção diz respeito a um processo de produção de hidrogênio a partir do etanol e ao uso, no referido processo, de catalisadores específicos à base de níquel. O processo de produção de hidrogênio a partir do etanol é caracterizado por compreender duas etapas, que na verdade resultam da combinação de dois processos executados em série.The present invention concerns a process for producing hydrogen from ethanol and the use, in said process, of specific nickel-based catalysts. The process of producing hydrogen from ethanol is characterized by comprising two stages, which actually result from the combination of two processes performed in series.

Na primeira etapa, um processo de pré-reforma compreende reações que produzem um gás com alto teor de metano e, na segunda etapa, uma configuração típica do processo de reforma a vapor utilizada industrialmente é adequada para receber o produto gerado na primeira etapa. Portanto, a presente invenção pode ser implementada em unidades industriais de produção de hidrogênio já existentes substituindo-se os catalisadores da seção de pré-tratamento ou da seção de pré-reforma por catalisadores adequados e condições de processo apropriadas, para a realização da primeira etapa, em acordo com a presente invenção.In the first stage, a pre-reform process comprises reactions that produce a gas with a high methane content and, in the second stage, a typical configuration of the steam reforming process used industrially is adequate to receive the product generated in the first stage. Therefore, the present invention can be implemented in existing hydrogen production units by replacing the catalysts in the pre-treatment section or in the pre-reform section with suitable catalysts and appropriate process conditions for carrying out the first stage. , in accordance with the present invention.

Na primeira etapa o etanol, em presença de hidrogênio com relações molares H2/etanol entre 0,1 mol/mol e 1,0 mol/mol, preferencialmente entre 0,2 mol/mol e 0,6 mol/mol, vapor de água com relações molares H2O/etanol entre 1 mol/mol e 10 mol/mol, temperaturas entre 300°C e 550°C, preferencialmente entre 350°C e 450°C e velocidades espaciais (LHSV considerando somente o etanol) entre 0,1 h’1 e 10 h‘1, preferencialmente entre 0,5 h'1 e 3 h‘1, é convertido na presença de um catalisador à base de níquel em um gás com alto teor de em metano, isento de olefinas e com baixo teor de monóxido de carbono (menos de 2% v/v deste componente em base seca).In the first stage, ethanol, in the presence of hydrogen with molar H2 / ethanol ratios between 0.1 mol / mol and 1.0 mol / mol, preferably between 0.2 mol / mol and 0.6 mol / mol, water vapor with molar ratios H2O / ethanol between 1 mol / mol and 10 mol / mol, temperatures between 300 ° C and 550 ° C, preferably between 350 ° C and 450 ° C and spatial speeds (LHSV considering only ethanol) between 0.1 h'1 and 10 h'1, preferably between 0.5 h'1 and 3 h'1, is converted in the presence of a nickel-based catalyst into a gas with a high content of methane, free from olefins and with low carbon monoxide content (less than 2% v / v of this component on a dry basis).

A pressão de operação pode ser a utilizada na prática industrial do processo de reforma a vapor, ou seja, pelo estado da técnica atual entre 1 kgf/cm2 e 40 kgf/cm2, preferencialmente entre 10 kgf/cm2 e 25kgf/cm2, sendo o valor máximo definido pelas limitações dos materiais de construção da unidade industrial.The operating pressure can be used in the industrial practice of the steam reform process, that is, due to the state of the art between 1 kgf / cm2 and 40 kgf / cm2, preferably between 10 kgf / cm2 and 25kgf / cm2, the maximum value defined by the limitations of the construction materials of the industrial unit.

Na segunda etapa, o gás com alto teor de metano é utilizado como carga de uma unidade de produção de hidrogênio pelo processo de reforma a vapor. Uma configuração típica do processo de reforma a vapor, utilizada industrialmente e adequada para receber o gás com alto teor de metano gerado na primeira etapa, compreende as seguintes etapas adicionais: a) reforma primária, onde a mistura entre vapor de água e gás com alto teor de metano é convertida numa mistura, com altos teores de H2, CO e CO2 e baixo teor de metano, e as temperaturas de reação estão na faixa entre 500°C e 850°C e pressões entre 10 kgf/cm2 e 40 kgf/cm2; b) “shift", onde o CO reage com vapor de água em temperaturas entre 300°C e 450°C e pressões entre 10 kgf/cm2 e 40 kgf/cm2; c) purificação, onde através do uso da técnica de “pressurre swing adsorption” produz-se uma corrente com pureza superior a 99% de hidrogênio e um gás residual contendo H2, CO, CO2 e metano, o qual é utilizado como combustível na etapa de reforma primária.In the second stage, gas with a high methane content is used as a charge in a hydrogen production unit by the steam reform process. A typical configuration of the steam reform process, used industrially and suitable to receive the gas with a high methane content generated in the first stage, comprises the following additional steps: a) primary reform, where the mixture between water vapor and high gas methane content is converted into a mixture, with high levels of H2, CO and CO2 and low methane content, and the reaction temperatures are in the range between 500 ° C and 850 ° C and pressures between 10 kgf / cm2 and 40 kgf / cm2; b) "shift", where CO reacts with water vapor at temperatures between 300 ° C and 450 ° C and pressures between 10 kgf / cm2 and 40 kgf / cm2; c) purification, where through the use of the "pressurize" technique swing adsorption ”produces a current with a purity greater than 99% hydrogen and a residual gas containing H2, CO, CO2 and methane, which is used as a fuel in the primary reform stage.

Outras configurações de processo de reforma a vapor conhecidos na prática industrial podem ser utilizadas para processar o gás com alto teor de metano gerado na primeira etapa do processo, tais como as configurações de processo que contém reatores de pré-reforma, reforma secundária, “shift” de média (MTS), “shift” de baixa (LTS) e metanação e purificação do gás rico em hidrogênio através do uso de soluções aquosas de aminas. Também podem ser utilizadas Configurações de processo de reforma a vapor para produção de gás de síntese, como correntes contendo além de hidrogênio, teores significativos de CO para uso em processos petroquímicos como a produção de metanol ou em processos de Fischer Tropsch.Other steam reform process configurations known in industrial practice can be used to process gas with a high methane content generated in the first step of the process, such as process configurations containing pre-reform, secondary reform, shift reactors ”Medium (MTS), low shift (LTS) and methanation and purification of hydrogen-rich gas through the use of aqueous amine solutions. Steam reformulation process configurations for synthesis gas production can also be used, as currents containing in addition to hydrogen, significant CO levels for use in petrochemical processes such as methanol production or in Fischer Tropsch processes.

Os catalisadores da presente invenção compreendem níquel sobre um suporte inorgânico de baixa acidez, selecionado entre óxido de zinco, titanato de cálcio e aluminato de cálcio ou magnésio, ou mistura destes, podendo o suporte ser modificado por metais alcalinos, particularmente por meio de adição de potássio, para atingir um teor entre 0,1% p/p e 10% p/p, preferencialmente entre 1% a 5% de potássio.The catalysts of the present invention comprise nickel on a low acid inorganic support, selected from zinc oxide, calcium titanate and calcium or magnesium aluminate, or a mixture of these, the support being able to be modified by alkali metals, particularly by adding potassium, to reach a content between 0.1% w / w and 10% w / w, preferably between 1% to 5% potassium.

O processo de preparação do catalisador à base de níquel suportado em óxidos inorgânicos para uso no processo reivindicado pela presénte invenção compreende as seguintes etapas: 1) preparação de uma solução de um sal inorgânico de níquel, preferencialmente nitrato, acetato ou carbonato, podendo conter um ou mais elementos do grupo dos lantanídeos (ou terras raras), preferencialmente lantânio ou cério; 2) impregnação do suporte de óxido inorgânico pelas técnicas conhecidas do volume de poros (ponto úmido) ou pelo método do excesso de solução; 3) secagem do material de óxido inorgânico impregnado com solução contendo níquel ao ar, em temperaturas entre 80°C e 140°C, por 1 a 24 horas; 4) calcinação do material de óxido inorgânico impregnado ao ar, entre 350°C e 650°C, por 1 a 4 horas.The process of preparing the nickel-based catalyst supported on inorganic oxides for use in the process claimed by the present invention comprises the following steps: 1) preparation of a solution of an inorganic nickel salt, preferably nitrate, acetate or carbonate, which may contain a or more elements from the group of lanthanides (or rare earths), preferably lanthanum or cerium; 2) impregnation of the inorganic oxide support by known techniques of pore volume (wet spot) or by the excess solution method; 3) drying of the inorganic oxide material impregnated with a solution containing nickel in air, at temperatures between 80 ° C and 140 ° C, for 1 to 24 hours; 4) calcination of inorganic oxide material impregnated in air, between 350 ° C and 650 ° C, for 1 to 4 hours.

Alternativamente, as etapas 2 a 4 podem ser repetidas mais de uma vez até se atingir o teor desejado de NiO no suporte. Os teores desejados estão entre 10% p/p e 40% p/p de NiO, preferencialmente entre 12% e 20%. Adicionalmente podem-se incluir como aditivos na impregnação, compostos para controle do pH, aumento da solubilidade ou para evitar precipitação de fases. Exemplos não limitantes destes compostos são o ácido nítrico, ácido sulfúrico, ácido fosfórico, hidróxido de amónio, carbonato de amónia, peróxido de hidrogênio (H2O2), açúcares ou combinações destes compostos. Opcionalmente, no preparo do suporte é adicionado um teor de alumina entre 5% e 50 %, para se obter uma resistência mecânica dos catalisadores adequada para uso industrial. As partículas do suporte podem estar em várias formas adequadas ao uso industrial no processo de reforma a vapor, tais como esferas, cilindros, cilindros com um furo central (anéis de “Rashing”) e cilindros com vários furos.Alternatively, steps 2 to 4 can be repeated more than once until the desired NiO content in the support is achieved. The desired levels are between 10% w / w and 40% w / w of NiO, preferably between 12% and 20%. In addition, compounds for pH control, increased solubility or to avoid phase precipitation may be included as additives in the impregnation. Non-limiting examples of these compounds are nitric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, ammonium hydroxide, ammonium carbonate, hydrogen peroxide (H2O2), sugars or combinations of these compounds. Optionally, in the preparation of the support an alumina content between 5% and 50% is added, to obtain a mechanical resistance of the catalysts suitable for industrial use. The support particles can be in various forms suitable for industrial use in the steam reforming process, such as spheres, cylinders, cylinders with a central hole ("Rashing" rings) and cylinders with several holes.

Os catalisadores de óxido de níquel sobre o suporte necessitam de transformação para a fase ativa de níquel metálico sobre o suporte. A transformação, denominada de redução, pode ser realizada antes da alimentação de etanol e vapor de água, por meio de passagem de um fluxo de hidrogênio ou de um agente redutor como amónia, metanol ou acetaldeído, em condições de temperatura entre 300°C e 550°C. Opcionalmente, o catalisador pode ser reduzido externamente, como etapa final do processo de sua produção, pela passagem de um fluxo de hidrogênio ou um agente redutor como amónia, metanol ou de acetaldeído, em condições de temperatura entre 300°C a 550°C, por 1 a 5 horas, e a seguir resfriado e submetido a um fluxo de ar em temperaturas entre 20°C e 60°C, por 1 às 5 horas. Opcionalmente, os catalisadores podem conter baixos teores de metais nobres, particularmente Pd e Pt em teores inferiores a 0,5% p/p, ou preferencialmente inferiores a 0,1% p/p, para acelerar a etapa de redução.The nickel oxide catalysts on the support require transformation to the active phase of metallic nickel on the support. The transformation, called reduction, can be carried out before feeding ethanol and water vapor, through the passage of a flow of hydrogen or a reducing agent such as ammonia, methanol or acetaldehyde, under temperature conditions between 300 ° C and 550 ° C. Optionally, the catalyst can be reduced externally, as a final step in its production process, by passing a flow of hydrogen or a reducing agent such as ammonia, methanol or acetaldehyde, under temperature conditions between 300 ° C to 550 ° C, for 1 to 5 hours, and then cooled and subjected to an air flow at temperatures between 20 ° C and 60 ° C, for 1 to 5 hours. Optionally, the catalysts can contain low levels of noble metals, particularly Pd and Pt at levels below 0.5% w / w, or preferably below 0.1% w / w, to accelerate the reduction step.

Os catalisadores, assim preparados, podem ser utilizados na produção de um gás com alto teor de metano, teor de olefinas menor que 1% p/p e com baixo teor de CO, em pressões entre 1 kgf/cm e 50 kgf/cm e temperaturas entre 300°C e 550°C, a partir da mistura de etanol, hidrogênio e vapor de água com relações molares H2/etanol entre 0,2 mol/mol e 0,6 mol/mol e relações molares H2O/etanol entre 1 mol/mol e 10 mol/mol, as quais permitem operar-se por longos períodos sem perda de desempenho por formação de coque. O gás com alto teor de metano pode ser utilizado para produção de hidrogênio através do processo de reforma a vapor.The catalysts, thus prepared, can be used in the production of a gas with a high methane content, olefin content less than 1% w / w and low CO content, at pressures between 1 kgf / cm and 50 kgf / cm and temperatures between 300 ° C and 550 ° C, from the mixture of ethanol, hydrogen and water vapor with molar ratios H2 / ethanol between 0.2 mol / mol and 0.6 mol / mol and molar H2O / ethanol ratios between 1 mol / mol and 10 mol / mol, which allow to operate for long periods without loss of performance due to coke formation. Gas with a high methane content can be used for hydrogen production through the steam reforming process.

A presente invenção também prevê, opcionalmente, o uso de catalisadores comerciais classificados como de “metanação” ou de catalisadores classificados como de “pré-reforma”, ambos à base de níquel, desde que utilizados nas condições de processo ensinadas. Os exemplos a seguir são apresentados de forma a ilustrar mais completamente a natureza da presente invenção e a maneira de praticar a mesma, sem que, no entanto, possam ser considerados como limitantes do seu conteúdo.The present invention also optionally provides for the use of commercial catalysts classified as "methanation" or catalysts classified as "pre-reform", both based on nickel, as long as used in the process conditions taught. The following examples are presented in order to more fully illustrate the nature of the present invention and the way to practice it, without, however, being considered as limiting its content.

EXEMPLOSEXAMPLES Exemplo 1Example 1

Este exemplo, comparativo do estado da técnica ensina que os adsorventes comerciais à base de oxido de zinco e os catalisadores comerciais de hidrotratamento contendo cobalto e molibdênio, ambos usados industrialmente no processo de reforma a vapor na etapa de pré- tratamento de cargas do processo de reforma a vapor, não são adequados 10 para processarem uma alimentação de etanol e hidrogênio, uma vez que possuem uma elevada taxa de formação de eteno e de outros subprodutos, particularmente o acetaldeído, mesmo quando se utiliza uma elevada relação molar H2/etanol na alimentação (Tabela 1). Tabela 1 15 Distribuição de hidrocarbonetos na fase gasosa obtida na conversão do etanol em presença de hidrogênio sobre adsorventes de óxidos de zinco e catalisadores de hidrotratamento utilizados no processo industrial de reforma a vapor.

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This example, comparing the state of the art, teaches that commercial zinc oxide adsorbents and commercial hydrotreating catalysts containing cobalt and molybdenum, both used industrially in the steam reforming process in the pre-treatment process filler step steam reform, are not suitable 10 for processing an ethanol and hydrogen feed, since they have a high rate of formation of ethylene and other by-products, particularly acetaldehyde, even when a high molar ratio H2 / ethanol is used in the feed (Table 1). Table 1 15 Distribution of hydrocarbons in the gas phase obtained in the conversion of ethanol in the presence of hydrogen over zinc oxide adsorbents and hydrotreating catalysts used in the industrial steam reforming process.
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Tais subprodutos não são desejáveis por propiciarem a desativação precoce do catalisador utilizado ou de catalisadores de reforma a vapor, utilizados em seguida no processo.Such by-products are not desirable because they provide early deactivation of the catalyst used or steam reforming catalysts, used later in the process.

Os resultados foram obtidos em uma unidade de microatividade 5 operando à pressão atmosférica.The results were obtained in a microactivity unit 5 operating at atmospheric pressure.

Moeram-se os catalisadores, para a faixa entre 100 mesh e 150 mesh. Alimentou-se o etanol, através da passagem do gás de arraste (hidrogênio ou nitrogênio), por um saturador mantido a 10°C.The catalysts were ground for the range between 100 mesh and 150 mesh. Ethanol was fed through the passage of the carrier gas (hydrogen or nitrogen) through a saturator maintained at 10 ° C.

As análises da carga e do produto formado foram realizadas por meio 10 de cromatografia gasosa.The analyzes of the charge and the product formed were performed by means of gas chromatography.

Exemplo 2Example 2

Este exemplo comparativo ensina que os adsorventes comerciais à base de óxido de zinco e os catalisadores de hidrotratamento contendo cobalto e molibdênio, os quais são utilizados na etapa de pré-tratamento de cargas do processo industrial de reforma a vapor, não são adequados para processarem uma alimentação de etanol, hidrogênio e vapor de água, em condições de temperatura industrialmente utilizadas nos reatores de pré- tratamento, uma vez que conduzem a uma elevada taxa de formação de eteno e outros subprodutos, particularmente o acetaldeído e olefinas leves.This comparative example teaches that commercial zinc oxide adsorbents and hydrotreating catalysts containing cobalt and molybdenum, which are used in the pre-treatment of fillers in the industrial steam reforming process, are not suitable for processing a feeding of ethanol, hydrogen and water vapor, under temperature conditions industrially used in the pretreatment reactors, since they lead to a high rate of formation of ethylene and other by-products, particularly acetaldehyde and light olefins.

Este exemplo ainda ilustra o efeito benéfico da presença de vapor de água (comparação entre os Exemplos 2.1 e 2.2) e da redução da velocidade espacial (comparação entre os Exemplos 2.4 e 2.5) em reduzir a formação de eteno e de outras olefinas leves.This example further illustrates the beneficial effect of the presence of water vapor (comparison between Examples 2.1 and 2.2) and reduced spatial velocity (comparison between Examples 2.4 and 2.5) in reducing the formation of ethylene and other light olefins.

Os catalisadores foram testados por meio de procedimentos semelhantes aos descritos no Exemplo 1.The catalysts were tested using procedures similar to those described in Example 1.

A presente invenção reivindica a substituição dos catalisadores à base de ZnO e do hidrotratamento da seção de pré-tratamento da carga, por catalisadores à base de níquel, preparados de acordo com a presente invenção como solução para a produção de etanol em unidades de reforma a vapor existentes. Tabela 2The present invention claims to replace the ZnO-based catalysts and the hydrotreating of the pre-treatment section of the load, with nickel-based catalysts, prepared according to the present invention as a solution for the production of ethanol in a reforming units a existing steam. Table 2

Distribuição de hidrocarbonetos na fase gasosa obtida na conversão de etanol em presença de hidrogênio e vapor de água sobre óxidos de zinco e catalisadores de hidrotratamento, ambos comerciais (Oxiteno), usados no processo industrial de reforma a vapor.

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Distribution of hydrocarbons in the gas phase obtained in the conversion of ethanol in the presence of hydrogen and water vapor over zinc oxides and hydrotreating catalysts, both commercial (Oxiteno), used in the industrial process of steam reform.
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Exemplo 3Example 3

Este exemplo comparativo, em acordo com a presente invenção, ensina o uso de um suporte do tipo óxido de zinco, para o preparo de um catalisador de a base óxido de níquel e seu uso na produção de hidrogênio a 5 partir de etanol. Prepararam-se as seguintes amostras:This comparative example, in accordance with the present invention, teaches the use of a support of the zinc oxide type, for the preparation of a nickel oxide based catalyst and its use in the production of hydrogen from ethanol. The following samples were prepared:

Amostra 3A: impregnaram-se 95 gramas de adsorvente comercial à base de óxido de zinco (ZINOX390), pelo método da impregnação incipiente, com 38 ml de solução aquosa contendo 19,5 gramas de Ni(NO3)2 6H2O. Em seguida, secou-se a amostra a 110°C 10 por uma noite e calcinou-se a 450°C ao ar por 4 horas de forma a obter-se 5% p/p de NiO suportado em óxido de zinco;Sample 3A: 95 grams of commercial adsorbent based on zinc oxide (ZINOX390) were impregnated, by the incipient impregnation method, with 38 ml of aqueous solution containing 19.5 grams of Ni (NO3) 2 6H2O. Then, the sample was dried at 110 ° C 10 for one night and calcined at 450 ° C in air for 4 hours in order to obtain 5% w / w of NiO supported on zinc oxide;

Amostra 3B: impregnaram-se 94 gramas do catalisador do Exemplo 5, pelo método da impregnação incipiente, com 40 ml de solução aquosa contendo 21,4 gramas de Ni(NO3)2 6H2O. Em seguida, secou-se a amostra a 110°C por uma noite e calcinou-se a 450°C ao ar por 4 horas de forma a obter-se 10% p/p de NiO suportado em óxido de zinco;Sample 3B: 94 grams of the catalyst of Example 5 were impregnated, by the incipient impregnation method, with 40 ml of aqueous solution containing 21.4 grams of Ni (NO3) 2 6H2O. Then, the sample was dried at 110 ° C for one night and calcined at 450 ° C in air for 4 hours in order to obtain 10% w / w of NiO supported on zinc oxide;

Amostra 3C: impregnaram-se 95 gramas do catalisador do Exemplo 6, pelo método da impregnação incipiente, com 40 ml de solução aquosa contendo 21,7 gramas de nitrato de níquel Ni(NO3)2 6H2O. Em seguida, secou-se a amostra a 110°C por uma noite e calcinou-se a 450°C ao ar por 4 horas de forma a obter-se 15% p/p de NiO suportado em óxido de zinco.Sample 3C: 95 grams of the catalyst of Example 6 were impregnated, by the incipient impregnation method, with 40 ml of aqueous solution containing 21.7 grams of Ni (NO3) 2 6H2O nickel nitrate. Then, the sample was dried at 110 ° C for one night and calcined at 450 ° C in air for 4 hours in order to obtain 15% w / w of NiO supported on zinc oxide.

Exemplo 4Example 4

Este exemplo comparativo, em acordo com a presente invenção, ensina o uso de um suporte do tipo óxido de zinco promovido por metais alcalinos, para o preparo de um catalisador de a base óxido de níquel e seu uso na produção de hidrogênio a partir do etanol.This comparative example, in accordance with the present invention, teaches the use of a support of the type of zinc oxide promoted by alkali metals, for the preparation of a catalyst based on nickel oxide and its use in the production of hydrogen from ethanol .

Inicialmente, preparou-se um suporte de óxido de zinco promovido por potássio, da seguinte forma: impregnaram-se 150 gramas de adsorvente comercial à base de óxido de zinco (ZINOX390) com 60 ml de solução aquosa contendo 3,1 gramas de hidróxido de potássio; em seguida, secou- se a amostra a 110°C por uma noite e calcinou-se a 450°C por 4 horas, para obter-se 2% de K2O sobre óxido de zinco. Prepararam-se, então, diversos catalisadores contendo óxido de níquel a partir deste suporte, como descrito a seguir:Initially, a support of zinc oxide promoted by potassium was prepared, as follows: 150 grams of commercial adsorbent based on zinc oxide (ZINOX390) were impregnated with 60 ml of aqueous solution containing 3.1 grams of hydroxide of potassium; then, the sample was dried at 110 ° C for one night and calcined at 450 ° C for 4 hours, to obtain 2% K2O over zinc oxide. Several catalysts containing nickel oxide were then prepared from this support, as described below:

Amostra 4A: impregnaram-se 95 gramas do material preparado no Exemplo 8, pelo método da impregnação incipiente, com 28 ml de solução aquosa contendo 19,5 gramas de Ni(NO3)2 6H2O. Em seguida, secou-se a amostra a 110°C por uma noite e calcinou-se a 450°C ao ar por 4 horas, para obter-se 5% p/p de NiO suportado em óxido de zinco promovido por potássio.Sample 4A: 95 grams of the material prepared in Example 8 were impregnated, by the incipient impregnation method, with 28 ml of aqueous solution containing 19.5 grams of Ni (NO3) 2 6H2O. Then, the sample was dried at 110 ° C for one night and calcined at 450 ° C in air for 4 hours, to obtain 5% w / w of NiO supported on zinc oxide promoted by potassium.

Amostra 4B: impregnaram-se 87 gramas do catalisador do Exemplo 8, pelo método da impregnação incipiente, com 37 ml de solução aquosa contendo 19,9 gramas de nitrato de níquel Ni(NO3)2 6H2O. Em seguida, secou-se a amostra a 110°C por uma noite e calcinada a 450°C ao ar por 4 horas, para obter-se 10% p/p de NiO suportado em óxido de zinco promovido por potássio.Sample 4B: 87 grams of the catalyst of Example 8 were impregnated, by the incipient impregnation method, with 37 ml of aqueous solution containing 19.9 grams of nickel nitrate Ni (NO3) 2 6H2O. Then, the sample was dried at 110 ° C for one night and calcined at 450 ° C in air for 4 hours, to obtain 10% w / w of NiO supported on zinc oxide promoted by potassium.

Amostra 4C: impregnaram-se 79 gramas do catalisador do Exemplo 8, pelo método da impregnação incipiente, com 26 ml de solução aquosa contendo 20,2 gramas de nitrato de níquel Ni(NO3)2 6H2O. Em seguida, secou-se a amostra a 110°C por uma noite e calcinada a 450°C ao ar por 4 horas, para obter-se 15% p/p de NiO suportado em óxido de zinco promovido por potássio.Sample 4C: 79 grams of the catalyst of Example 8 were impregnated, by the incipient impregnation method, with 26 ml of aqueous solution containing 20.2 grams of Ni (NO3) 2 6H2O nickel nitrate. Then, the sample was dried at 110 ° C for one night and calcined at 450 ° C in air for 4 hours, to obtain 15% w / w of NiO supported on zinc oxide promoted by potassium.

Exemplo 5Example 5

Os catalisadores preparados nos Exemplos 3 e 4 foram reduzidos previamente em fluxo de hidrogênio e vapor de água a 450°C por 2 horas e, em seguida, testados de forma semelhante à descrita no Exemplo 1.The catalysts prepared in Examples 3 and 4 were previously reduced in hydrogen flow and water vapor at 450 ° C for 2 hours and then tested in a similar manner to that described in Example 1.

Os resultados são apresentados na Tabela 3 e mostram que: a) a introdução de óxido de níquel na formulação de um suporte do tipo óxido de zinco produz um catalisador, que favorece a redução de moléculas de subprodutos, especialmente eteno e acetaldeído, tendo ainda como vantagem adicional o aumento da atividade de conversão de etanol; b) a introdução de potássio no catalisador à base de óxido de níquel sobre óxido de zinco acarreta uma redução adicional do teor de eteno e de outras olefinas, que são os principais compostos que aceleram a formação de coque nas condições de conversão do etanol para gás de síntese.The results are presented in Table 3 and show that: a) the introduction of nickel oxide in the formulation of a zinc oxide type support produces a catalyst, which favors the reduction of by-product molecules, especially ethylene and acetaldehyde, and additional advantage is the increase in ethanol conversion activity; b) the introduction of potassium in the catalyst based on nickel oxide on zinc oxide leads to a further reduction in the content of ethylene and other olefins, which are the main compounds that accelerate the formation of coke in the conditions of conversion of ethanol to gas of synthesis.

EXEMPLO 6EXAMPLE 6

Este exemplo comparativo demonstra que catalisadores comerciais de reforma a vapor do gás natural e da nafta apresentam elevada desativação, mostrado pela acentuada queda da conversão na Tabela 4, quando utilizados para a reforma a vapor do etanol na presença de hidrogênio e em condições de temperatura existentes na seção de pré-tratamento de unidades existentes de geração de hidrogênio. 5 Os catalisadores foram reduzidos previamente em fluxo de hidrogênio e vapor de água a 450°C por 2 horas e a seguir testados de forma semelhante à relatada no Exemplo 1. Tabela 3This comparative example demonstrates that commercial steam reforming catalysts for natural gas and naphtha have high deactivation, shown by the sharp drop in conversion in Table 4, when used for steam reforming of ethanol in the presence of hydrogen and under existing temperature conditions in the pretreatment section of existing hydrogen generation units. 5 The catalysts were previously reduced in hydrogen flow and water vapor at 450 ° C for 2 hours and then tested in a similar way to that reported in Example 1. Table 3

Distribuição de hidrocarbonetos na fase gasosa obtida na conversão 10 do etanol em presença de hidrogênio e vapor de água. Relação molar vapor/etanol = 2,8 mol/mol, relação molar H2/etanol = 250 mol/mol, GHSV = 23000 l/gh, temperatura de 400°C e pressão de 1 atm.

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Tabela 4Distribution of hydrocarbons in the gas phase obtained in the conversion 10 of ethanol in the presence of hydrogen and water vapor. Vapor / ethanol molar ratio = 2.8 mol / mol, H2 / ethanol molar ratio = 250 mol / mol, GHSV = 23000 l / gh, temperature of 400 ° C and pressure of 1 atm.
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Table 4

Distribuição de hidrocarbonetos na fase gasosa obtida na conversão do etanol em presença de hidrogênio e vapor de água sobre catalisadores comerciais de reforma a vapor do gás natural (G91EW) ou da nafta (46.3Q) 5 utilizados no processo industrial de reforma a vapor. Relação molar vapor/etanol = 2,8 mol/mol e relação molar H2/etanol = 250 mol/mol.

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Distribution of hydrocarbons in the gas phase obtained in the conversion of ethanol in the presence of hydrogen and water vapor over commercial steam reforming catalysts of natural gas (G91EW) or naphtha (46.3Q) 5 used in the industrial process of steam reforming. Vapor / ethanol molar ratio = 2.8 mol / mol and H2 / ethanol molar ratio = 250 mol / mol.
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Exemplo 7Example 7

Este exemplo mostra que catalisadores comerciais conhecidos na prática industrial como catalisadores de metanação, originalmente utilizados 10 na conversão de monóxido de carbono e dióxido de carbono com hidrogênio, para a produção de metano, podem ser surpreendentemente utilizados, de acordo com a presente invenção, para a conversão de etanol num gás rico em metano e isento de olefinas, em presença de hidrogênio e vapor de água e nas condições de temperatura utilizadas na seção de pré- tratamento de unidades existentes de geração de hidrogênio pelo processo de reforma a vapor.This example shows that commercial catalysts known in industrial practice as methanation catalysts, originally used in the conversion of carbon monoxide and carbon dioxide to hydrogen, for the production of methane, can surprisingly be used, according to the present invention, for the conversion of ethanol into a gas rich in methane and free from olefins, in the presence of hydrogen and water vapor and in the temperature conditions used in the pretreatment section of existing hydrogen generation units by the steam reform process.

Os catalisadores foram reduzidos previamente em fluxo de hidrogênio 5 e vapor de água a 450°C por 2 horas e, em seguida, testados de forma semelhante à descrita no Exemplo 1. No entanto, as propriedades de atividade e de desativação se mostraram influenciadas pelo tipo de catalisador comercial utilizado, indicando que seria desejável o preparo de catalisadores específicos para a conversão de etanol em hidrogênio, de 10 acordo com o proposto na presente invenção. Tabela 5The catalysts were previously reduced in hydrogen flow 5 and water vapor at 450 ° C for 2 hours and then tested in a similar way to that described in Example 1. However, the activity and deactivation properties were shown to be influenced by type of commercial catalyst used, indicating that it would be desirable to prepare specific catalysts for the conversion of ethanol to hydrogen, in accordance with that proposed in the present invention. Table 5

Distribuição de hidrocarbonetos na fase gasosa obtida na conversão do etanol em presença de hidrogênio e vapor de água sobre catalisadores de metanação comerciais. Relação molar vapor/etanol = 2,8 mol/mol e 15 relação molar H2/etanol = 250 mol/mol.

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Distribution of hydrocarbons in the gas phase obtained in the conversion of ethanol in the presence of hydrogen and water vapor over commercial methanation catalysts. Vapor / ethanol molar ratio = 2.8 mol / mol and 15 H2 / ethanol molar ratio = 250 mol / mol.
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Exemplo 8Example 8

Este exemplo ensina o preparo de um catalisador, de acordo com a presente invenção, à base de níquel sobre suporte do tipo alumina e promovido por metais alcalinos. Impregnaram-se 300 gramas de hidróxido de alumínio comercial (PURAL SB, comercializado pela SASOL) com 180 ml de solução aquosa contendo 7,1 gramas de hidróxido de potássio. Em seguida, secou-se a amostra a 110°C por 12 horas e calcinou-se ao ar a 1200°C, por 4 horas, para obter-se um suporte do tipo alumina promovida por potássio. Em seguida, impregnou-se a amostra pelo método da impregnação incipiente, com solução aquosa contendo nitrato de níquel, secou-se a 110°C e calcinou-se a 450°C. Repetiu-se o procedimento mais duas vezes de forma a se obter um catalisador contendo 15% de NiO (15% NiO/2%K/alumina).This example teaches the preparation of a catalyst, according to the present invention, based on nickel on alumina type support and promoted by alkali metals. 300 grams of commercial aluminum hydroxide (PURAL SB, marketed by SASOL) were impregnated with 180 ml of aqueous solution containing 7.1 grams of potassium hydroxide. Then, the sample was dried at 110 ° C for 12 hours and calcined in air at 1200 ° C, for 4 hours, to obtain an alumina-type support promoted by potassium. Then, the sample was impregnated by the incipient impregnation method, with an aqueous solution containing nickel nitrate, dried at 110 ° C and calcined at 450 ° C. The procedure was repeated two more times in order to obtain a catalyst containing 15% NiO (15% NiO / 2% K / alumina).

Exemplo 9Example 9

Este exemplo ensina o preparo de um catalisador, de acordo com a presente invenção, à base de níquel sobre suporte do tipo aluminato de magnésio e promovido por metais alcalinos. Inicialmente, preparou-se um suporte do tipo aluminato de magnésio a partir das seguintes etapas: a) misturar uma solução aquosa de AI(NO3)3 9H20 com uma solução aquosa de Mg(NO3)2 6H2O, à temperatura ambiente; b) adicionar a solução anterior sobre uma solução aquosa contendo 14,5% de NH4OH, mantendo 0 pH igual ou acima de 8,0; c) filtrar e lavar 0 precipitado formado com água desmineralizada; d) secar a 110°C e calcinar ao ar entre 1000°C e 1300°C por 1 a 4 horas (no exemplo, as soluções contém 543 gramas de nitrato de alumínio em 1435 ml de água e 176 gramas de nitrato de magnésio em 679 ml de água, respectivamente).This example teaches the preparation of a catalyst, according to the present invention, based on nickel on magnesium aluminate type support and promoted by alkali metals. Initially, a magnesium aluminate type support was prepared from the following steps: a) mix an aqueous solution of AI (NO3) 3 9H20 with an aqueous solution of Mg (NO3) 2 6H2O, at room temperature; b) add the previous solution over an aqueous solution containing 14.5% NH4OH, keeping the pH equal to or above 8.0; c) filter and wash the precipitate formed with demineralized water; d) dry at 110 ° C and calcine in air between 1000 ° C and 1300 ° C for 1 to 4 hours (in the example, the solutions contain 543 grams of aluminum nitrate in 1435 ml of water and 176 grams of magnesium nitrate in 679 ml of water, respectively).

A temperatura de calcinação utilizada foi de 1100°C. O suporte preparado foi então impregnado ao volume de poros com solução aquosa de KOH e a seguir calcinado a 1200°C, por 4 horas, de forma a se obter um suporte com 1,5% p/p de KOH. Em seguida, impregnaram-se 112 gramas do suporte assim obtido com 39 ml de uma solução aquosa contendo 23 gramas de Ni(NO3)2 6H2O. Secou-se o material e calcinou-se a 450°C, por 4 horas, para obter-se 5% de NiO suportado em aluminato de magnésio promovido por potássio. Repetiu-se o procedimento até se obter 15% de NiO suportado em aluminato de magnésio promovido por potássio.The used calcination temperature was 1100 ° C. The prepared support was then impregnated to the pore volume with aqueous KOH solution and then calcined at 1200 ° C, for 4 hours, in order to obtain a support with 1.5% w / w KOH. Then, 112 grams of the support thus obtained were impregnated with 39 ml of an aqueous solution containing 23 grams of Ni (NO3) 2 6H2O. The material was dried and calcined at 450 ° C for 4 hours to obtain 5% NiO supported on magnesium aluminate promoted by potassium. The procedure was repeated until 15% of NiO supported on potassium-promoted magnesium aluminate was obtained.

Exemplo 10Example 10

Este exemplo ensina o preparo de um catalisador, de acordo com a presente invenção, à base de níquel sobre suporte do tipo aluminato de cálcio e promovido por metais alcalinos. Impregnaram-se 300 gramas de aluminato de cálcio comercial (SECAR 80) ao volume de poros com uma solução aquosa de KOH e, em seguida, calcinaram-se a 1200°C por 4 horas, para se obter um suporte de aluminato de cálcio promovido por 1,5% p/p de KOH. Impregnaram-se 114 gramas do suporte assim obtido com 31 ml de uma solução aquosa contendo 23 gramas de Ni(NO3)2 6H2O. Secou-se o material e calcinou-se a 450°C por 4 horas, para se obter 5% de NiO suportado em aluminato de cálcio promovido por potássio. O procedimento foi repetido até se obter 15% de NiO suportado em aluminato de cálcio promovido por potássio.This example teaches the preparation of a catalyst, according to the present invention, based on nickel on a calcium aluminate type support and promoted by alkali metals. 300 grams of commercial calcium aluminate (SECAR 80) were impregnated to the pore volume with an aqueous solution of KOH and then calcined at 1200 ° C for 4 hours to obtain a support of promoted calcium aluminate. by 1.5% w / w KOH. 114 grams of the support thus obtained were impregnated with 31 ml of an aqueous solution containing 23 grams of Ni (NO3) 2 6H2O. The material was dried and calcined at 450 ° C for 4 hours to obtain 5% NiO supported on calcium aluminate promoted by potassium. The procedure was repeated until 15% of NiO supported on potassium-promoted calcium aluminate was obtained.

Exemplo 11Example 11

Este exemplo ensina o preparo de um catalisador, de acordo com a presente invenção, na sua modalidade preferencial, à base de níquel sobre suportes do tipo titanatos de metais alcalinos. Impregnam-se 190 gramas de titanato de cálcio comercial (Certronic) com 68 ml de uma solução aquosa contendo 39 gramas de Ni(NO3)2 6H2O. Em seguida, secou-se a amostra a 110°C por uma noite e calcinou-se a 450°C ao ar por 4 horas de forma a se obter 5% p/p de NiO suportado em titanato de cálcio. Repetiu-se o procedimento mais duas vezes de forma a se obter o catalisador contendo 15% p/p de NiO suportado em titanato de cálcio.This example teaches the preparation of a catalyst, according to the present invention, in its preferred modality, based on nickel on supports of the type of alkali metal titanates. 190 grams of commercial calcium titanate (Certronic) are impregnated with 68 ml of an aqueous solution containing 39 grams of Ni (NO3) 2 6H2O. Then, the sample was dried at 110 ° C for one night and calcined at 450 ° C in air for 4 hours in order to obtain 5% w / w of NiO supported on calcium titanate. The procedure was repeated two more times in order to obtain the catalyst containing 15% w / w of NiO supported on calcium titanate.

Exemplo 12Example 12

Este exemplo ensina o preparo de um catalisador, de acordo com a presente invenção, à base de níquel sobre suporte do tipo alumina-cálcio. Impregnaram-se 235 gramas de alumina CATAPAL com 141 ml de solução aquosa contendo 63 gramas de Ca(NO3)2 4H2O. Em seguida, secou-se a amostra a 110°C por 1 noite e calcinou-se a 600°C por 4 horas ao ar. Impregnaram-se 230 gramas do suporte acima ao volume de poros com 160 ml de solução aquosa contendo 99,4 gramas de Ni(NO3)2 6H2O. Em seguida, secou-se a amostra a 110°C por uma noite e calcinou-se a 450°C ao ar por 4 horas de forma a se obter 10% p/p de NiO suportado em alumina. Repetiu-se o procedimento de impregnação e calcinação de forma a se obter o catalisador final contendo 20% de NiO suportado em alumina modificada por cálcio.This example teaches the preparation of a catalyst, according to the present invention, based on nickel on an alumina-calcium type support. 235 grams of CATAPAL alumina were impregnated with 141 ml of aqueous solution containing 63 grams of Ca (NO3) 2 4H2O. Then, the sample was dried at 110 ° C for 1 night and calcined at 600 ° C for 4 hours in the air. 230 grams of the above support were impregnated to the pore volume with 160 ml of aqueous solution containing 99.4 grams of Ni (NO3) 2 6H2O. Then, the sample was dried at 110 ° C for one night and calcined at 450 ° C in air for 4 hours in order to obtain 10% w / w of NiO supported on alumina. The impregnation and calcination procedure was repeated in order to obtain the final catalyst containing 20% NiO supported on calcium modified alumina.

Exemplo 13Example 13

Este exemplo comparativo (Tabela 6) demonstra que catalisadores preferenciais da presente invenção constituídos de níquel sobre suportes de baixa acidez, apresentam elevada estabilidade e seletividade, para a produção de um gas com alto teor de metano e isento de olefinas, em condições de temperatura existentes na seção de pré-tratamento de unidades existentes de geração de hidrogênio. Reduziram-se os catalisadores previamente em fluxo de hidrogênio e vapor de água a 450°C por 2 horas e, em seguida, testaram-se de forma semelhante à descrita no Exemplo 1. Tabela 6This comparative example (Table 6) demonstrates that preferred catalysts of the present invention, made of nickel on low acid supports, have high stability and selectivity, for the production of a gas with a high methane content and free of olefins, under existing temperature conditions. in the pretreatment section of existing hydrogen generation units. The catalysts were previously reduced in hydrogen flow and water vapor at 450 ° C for 2 hours and then tested in a similar manner as described in Example 1. Table 6

Distribuição de hidrocarbonetos na fase gasosa obtida na conversão do etanol em presença de hidrogênio e vapor de água sobre catalisadores constituídos de níquel sobre suportes de baixa acidez.

Figure img0013
Figure img0014
Distribution of hydrocarbons in the gaseous phase obtained in the conversion of ethanol in the presence of hydrogen and water vapor on catalysts made of nickel on low acid supports.
Figure img0013
Figure img0014

Os resultados mostram que se pode obter um catalisador ativo, estável e seletivo para produção de metano a partir da mistura de etanol, hidrogênio e vapor de água.The results show that an active, stable and selective catalyst for methane production can be obtained from the mixture of ethanol, hydrogen and water vapor.

O catalisador, de acordo com a presente invenção, é constituído de Ni sobre suportes do tipo alumina, aluminatos de cálcio, aluminatos de magnésio e titanatos de cálcio, podendo ser promovidos por metais alcalinos, como o potássio.The catalyst, according to the present invention, consists of Ni on alumina-type supports, calcium aluminates, magnesium aluminates and calcium titanates, which can be promoted by alkali metals, such as potassium.

Exemplo 14Example 14

Este exemplo mostra que, de acordo com a presente invenção, o uso de hidrogênio, com relações molares entre 0,1 mol/mol e 1,0 mol/mol na mistura etanol e vapor de água, é essencial para evitar a formação de coque. Na prática, utiliza-se industrialmente uma relação molar típica entre 0,01 mol/mol e 0,05 mol/mol na reforma a vapor do gás natural e entre 0,1 mol/mol a 0,3 mol/mol para a reforma a vapor da nafta. Conduz-se a reação em unidade de bancada utilizando-se 2 gramas de catalisador, pressão de 10 kgf/cm2, temperatura de 400°C, solução 30% p/p de etanol em água (correspondendo a uma relação molar vapor/carbono de 3,0 mol/mol), LHSV = 9h’1 (calculado com base na mistura etanol e água).This example shows that, according to the present invention, the use of hydrogen, with molar ratios between 0.1 mol / mol and 1.0 mol / mol in the ethanol and water vapor mixture, is essential to avoid the formation of coke . In practice, a typical molar ratio between 0.01 mol / mol and 0.05 mol / mol is used industrially in the steam reform of natural gas and between 0.1 mol / mol to 0.3 mol / mol for the reform steam from naphtha. The reaction is carried out in a bench unit using 2 grams of catalyst, pressure of 10 kgf / cm2, temperature of 400 ° C, 30% w / w solution of ethanol in water (corresponding to a molar vapor / carbon ratio of 3.0 mol / mol), LHSV = 9h'1 (calculated based on the mixture of ethanol and water).

As Tabelas 7 e 8 apresentam os resultados obtidos com catalisadores comerciais de pré-reforma e metanação, respectivamente, que são tipicamente utilizados na produção de hidrogênio pelo processo de reforma a vapor. Utilizam-se os catalisadores de pré-reforma e metanação nas etapas de produção de um gás com alto teor de H2, a partir de gás natural, GLP ou nafta. 5 Tabela 7Tables 7 and 8 show the results obtained with commercial pre-reform and methanation catalysts, respectively, which are typically used in the production of hydrogen by the steam reform process. Pre-reform and methanation catalysts are used in the production stages of a gas with a high H2 content, from natural gas, LPG or naphtha. 5 Table 7

Teste de estabilidade da conversão de etanol e vapor de água a um gás com alto teor de metano em função da relação molar H2/etanol sobre catalisadores comerciais de pré-reforma. O catalisador RKNGR foi reduzido a 450°C e o catalisador Reformax a 550°C antes do início da reação.

Figure img0015
Stability test of the conversion of ethanol and water vapor to a gas with a high methane content as a function of the molar ratio H2 / ethanol on commercial pre-reform catalysts. The RKNGR catalyst was reduced to 450 ° C and the Reformax catalyst to 550 ° C before the reaction started.
Figure img0015

Exemplo 15Example 15

Este exemplo mostra o uso dos catalisadores, de acordo com a presente invenção, em sua modalidade preferencial, do tipo Ni sobre suportes de baixa acidez. As condições de reação foram descritas no 5 Exemplo 14. Os resultados mostram uma excelente estabilidade sem aumento de perda de carga, indicativo da formação de coque sobre os catalisadores (Tabela 9). Tabela 8This example shows the use of catalysts, according to the present invention, in their preferred modality, of the Ni type on low acid supports. The reaction conditions were described in Example 5. The results show excellent stability without increasing pressure drop, indicative of coke formation on the catalysts (Table 9). Table 8

Teste de estabilidade de conversão de etanol e vapor de água a um 10 gás com alto teor de metano em função da relação molar H2/etanol sobre catalisadores comerciais (C13-4-04 Sud Chemie) de metanação.

Figure img0016
Tabela 9Stability test of conversion of ethanol and water vapor to a gas with a high methane content as a function of the molar ratio H2 / ethanol on commercial catalysts (C13-4-04 Sud Chemie) of methanation.
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Table 9

Teste de estabilidade dos catalisadores à base de Ni sobre suportes de baixa acidez na conversão do etanol e vapor de água a um gás com alto teor de metano. Os catalisadores foram reduzidos a 450°C antes do inicio da reação.

Figure img0017
Stability test of Ni-based catalysts on low acid supports in the conversion of ethanol and water vapor to a gas with a high methane content. The catalysts were reduced to 450 ° C before the reaction started.
Figure img0017

Claims (9)

1- PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE HIDROGÊNIO A PARTIR DE ETANOL, caracterizado por compreender as seguintes etapas: a) prover o reator com um sistema catalítico onde o dito sistema catalítico compreende em um catalisador de óxido de níquel sobre um suporte com um teor compreendido na faixa entre 10% p/p e 40% p/p, selecionado do grupo alumina, aluminato de cálcio e aluminato de magnésio ou mistura desses compostos, em qualquer proporção, e com um elemento promotor selecionado do grupo dos metais alcalinos ou alcalinos terrosos, em que o dito elemento promotor de metal alcalino compreender o potássio, presente no catalisador com um teor compreendido na faixa entre 0,5% p/p e 5% p/p; b) prover dito reator com uma carga de alimentação de etanol, com uma velocidade espacial (LHSV) entre 0,5 tr1 e 3,0 tr1 e permitir o contato com o sistema catalítico; c) prover dito reator de maneira simultânea com as etapas (a) e (b) com uma alimentação de hidrogênio, para estabelecer uma relação molar H2/etanol (mol/mol) compreendida na faixa entre 0,2 e 0,6; d) prover dito reator de maneira simultânea com as etapas (a), (b) e (c) com uma alimentação de vapor de água, para estabelecer uma relação molar vapor de água/etanol (mol/mol) compreendida na faixa entre 3,0 e 6,0; e) ajustar as condições operacionais do reator para uma temperatura compreendida na faixa entre 350°C e 550°C; f) permitir a conversão do etanol e uma corrente contendo metano, CO, CO2 e H2, nas condições estabelecidas nas etapas anteriores; g) direcionar a mistura de gases produzida na etapa (f) para uma unidade operando em condições típicas de reforma primária do processo industrial de reforma a vapor para permitir a conversão do metano a CO, CO2 e H2; h) tratar a mistura de gases produzida na etapa (g) por meio de condições típicas da etapa de “shift” do processo industrial de reforma a vapor, para permitir a conversão do monóxido de carbono CO2 e hidrogênio; i) purificar o hidrogênio produzido oriundo do reator de shift, por meio de métodos usados no processo industrial de reforma a vapor.1- PROCESS FOR THE PRODUCTION OF HYDROGEN FROM ETHANOL, characterized by comprising the following steps: a) providing the reactor with a catalytic system where the said catalytic system comprises a nickel oxide catalyst on a support with a content comprised in the range between 10% w / w and 40% w / w, selected from the group alumina, calcium aluminate and magnesium aluminate or mixture of these compounds, in any proportion, and with a promoter element selected from the group of alkaline or alkaline earth metals, in which said alkali metal promoting element comprising potassium, present in the catalyst with a content in the range between 0.5% w / w and 5% w / w; b) provide this reactor with an ethanol feed load, with a spatial speed (LHSV) between 0.5 tr1 and 3.0 tr1 and allow contact with the catalytic system; c) provide this reactor simultaneously with steps (a) and (b) with a hydrogen supply, to establish a molar ratio H2 / ethanol (mol / mol) between 0.2 and 0.6; d) provide said reactor simultaneously with steps (a), (b) and (c) with a water vapor supply, to establish a water vapor / ethanol (mol / mol) molar ratio between 3 , 0 and 6.0; e) adjust the operating conditions of the reactor to a temperature between 350 ° C and 550 ° C; f) allow the conversion of ethanol and a stream containing methane, CO, CO2 and H2, under the conditions established in the previous steps; g) direct the gas mixture produced in step (f) to a unit operating under typical conditions of primary reform of the industrial steam reform process to allow the conversion of methane to CO, CO2 and H2; h) treat the gas mixture produced in step (g) using conditions typical of the shift stage of the industrial steam reforming process, to allow the conversion of carbon monoxide CO2 and hydrogen; i) purify the hydrogen produced from the shift reactor, using methods used in the industrial process of steam reform. 2- PROCESSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por dita carga de etanol compreender etanol anidro, etanol hidratado ou, preferencialmente, etanol cru.2- PROCESS, according to claim 1, characterized in that said ethanol charge comprises anhydrous ethanol, hydrated ethanol or, preferably, raw ethanol. 3- PROCESSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por dita alimentação de hidrogênio compreender o reciclo do produto obtido na dita conversão do etanol.3- PROCESS, according to claim 1, characterized in that said hydrogen feed comprises the recycling of the product obtained in said ethanol conversion. 4- PROCESSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por dito óxido de níquel estar presente no catalisador com um teor compreendido na faixa entre 12% p/p e 20% p/p.4- PROCESS, according to claim 1, characterized in that said nickel oxide is present in the catalyst with a content in the range between 12% w / w and 20% w / w. 5- PROCESSO, de acordo com a reivindicação 1 e 4, caracterizado por dito elemento promotor de metal alcalino compreender o potássio, presente no catalisador com um teor compreendido na faixa entre 1 % p/p e 3% p/p.5- PROCESS, according to claims 1 and 4, characterized in that said alkali metal promoting element comprises potassium, present in the catalyst with a content between 1% w / w and 3% w / w. 6- PROCESSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por dito catalisador compreender um segundo elemento metálico, do grupo dos metais nobres, particularmente Pt e Pd, presente no catalisador com um teor inferior a 0,5% p/p, em relação ao teor de Ni metálico, de forma a favorecer a redução das espécies de óxido metálico na faixa de temperatura compreendida entre 350°C e 550°C.6- PROCESS, according to claim 1, characterized in that said catalyst comprises a second metallic element, of the group of noble metals, particularly Pt and Pd, present in the catalyst with a content of less than 0.5% w / w, in relation to to the Ni metal content, in order to favor the reduction of the metal oxide species in the temperature range between 350 ° C and 550 ° C. 7- PROCESSO, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo segundo elemento metálico, presente no catalisador ter um teor inferior a 0,1% p/p, em relação ao teor de Ni metálico.7 - PROCESS, according to claim 6, characterized in that the second metallic element, present in the catalyst has a content less than 0.1% w / w, in relation to the metallic Ni content. 8- PROCESSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por dito sistema catalítico compreender um catalisador de óxido níquel sobre um suporte selecionado do grupo titanatos de metais alcalinos.8. PROCESS, according to claim 1, characterized in that said catalytic system comprises a nickel oxide catalyst on a support selected from the group of alkali metal titanates. 9- PROCESSO, de acordo com as reivindicações 1 e 8, caracterizado por dito suporte compreender o titanato de cálcio.9. PROCESS, according to claims 1 and 8, characterized in that said support comprises calcium titanate.
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MX358006B (en) 2012-09-25 2018-08-02 Haldor Topsoe As Steam reforming catalyst and method of making thereof.
US9181148B2 (en) 2013-05-22 2015-11-10 Saudi Arabian Oil Company Ni/CGO and Ni-Ru/CGO based pre-reforming catalysts formulation for methane rich gas production from diesel processing for fuel cell applications
US9499403B2 (en) * 2013-07-10 2016-11-22 Saudi Arabian Oil Company Catalyst and process for thermo-neutral reforming of liquid hydrocarbons
WO2015054755A1 (en) * 2013-10-17 2015-04-23 Petróleo Brasileiro S.A. - Petrobras Catalyst for producing synthesis gas and method for producing same
CN104258913B (en) * 2014-08-06 2016-03-30 中国科学院广州能源研究所 A kind of reduction apparatus of the catalyst for catalysis biomass synthesis gas synthesizing low-carbon mixed alcohol and method of reducing
US10953388B1 (en) 2019-12-27 2021-03-23 Saudi Arabian Oil Company Ni—Ru—CgO based pre-reforming catalyst for liquid hydrocarbons
WO2024105814A1 (en) * 2022-11-16 2024-05-23 大阪瓦斯株式会社 Method for producing high calorific value fuel gas

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AR220381A1 (en) * 1979-04-16 1980-10-31 Sao Paulo Gas CATALYTIC PROCESS FOR THE GASIFICATION OF ETHANOL WITH STEAM
US4238371A (en) * 1979-04-18 1980-12-09 Phillips Petroleum Company Methanation catalyst
GB2068407A (en) * 1980-01-31 1981-08-12 British Gas Corp Gas production
BR8400305A (en) * 1984-01-16 1985-06-11 Catalysts & Chem Europ PROCESS FOR THE PRODUCTION OF GAS RICH IN HYDROGEN, METHANE, CARBON OXIDES OR THEIR MIXTURES
JP3313766B2 (en) * 1992-07-15 2002-08-12 財団法人石油産業活性化センター Thin film catalyst for steam reforming
US7255848B2 (en) 2002-10-01 2007-08-14 Regents Of The Univeristy Of Minnesota Production of hydrogen from alcohols
US7252692B2 (en) * 2004-01-21 2007-08-07 Min-Hon Rei Process and reactor module for quick start hydrogen production
US7585339B2 (en) * 2004-09-15 2009-09-08 Haldor Topsoe A/S Process for reforming ethanol to hydrogen-rich products
JP4594011B2 (en) * 2004-09-15 2010-12-08 ハルドール・トプサー・アクチエゼルスカベット Ethanol reforming method
WO2008131049A1 (en) * 2007-04-18 2008-10-30 H Gen Innovations Inc Hydrogen production process
EP2011907B1 (en) 2007-07-02 2010-01-27 Centre National De La Recherche Scientifique-CNRS Process for producing hydrogen gas and carbon nanotubes from catalytic decomposition of ethanol
BRPI0703296A2 (en) 2007-07-19 2009-03-10 Inst Nac De Tecnologia Int catalysts for the production of hydrogen for low temperature fuel cells from steam reforming and autothermal alcohol reforming
KR20110008253A (en) 2008-04-22 2011-01-26 바스프 에스이 Method for prereforming ethanol

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Free format text: PRAZO DE VALIDADE: 10 (DEZ) ANOS CONTADOS A PARTIR DE 13/10/2020, OBSERVADAS AS CONDICOES LEGAIS.